Les tunnels de lave : la solution à la vie sur Mars ? // Lava tubes : the solution to life on Mars ?

Aujourd’hui, les hommes – du moins certains d’entre eux – rêvent d’une vie sur la planète Mars, mais les défis à relever sont si nombreux que ce rêve est actuellement impossible. Le rayonnement cosmique fait partie des obstacles à surmonter. Contrairement à la Terre, Mars n’est pas entourée d’un champ magnétique ni d’une atmosphère empêchant le rayonnement cosmique d’atteindre sa surface. En raison de cette absence d’atmosphère protectrice, la survie de la matière organique est extrêmement difficile. Selon les estimations transmises par le robot Curiosity, le risque de développer diverses formes de cancer chez les futurs astronautes augmenterait de 5 %, même si la NASA fixe le seuil maximal acceptable à 3 %.
Sous la surface de la Planète Rouge, la situation pourrait être bien différente. Les tunnels de lave pourraient être LA solution pour protéger les astronautes du rayonnement cosmique. Ils pourraient également être la clé de la découverte de vie extraterrestre. C’est pourquoi des études ont été menées sur Terre où l’on trouve de tunnels très longs, comme à Hawaï ou aux îles Canaries.

Tunnel de lave à Lanzarote (Photo: C. Grandpey)

Une nouvelle étude explique que ces tunnels volcaniques, déjà considérés comme des abris parfaits pour les futurs astronautes, pourraient également être le meilleur endroit pour rechercher des biosignatures sur Mars. Après avoir examiné scrupuleusement les vastes tunnels sous Lanzarote, aux îles Canaries, les scientifiques étudient où et comment nous pourrions découvrir des signes de vie sous la surface de la Planète Rouge.
Les tunnels de lave se forment lors des éruptions volcaniques, lorsque la surface d’une coulée de lave durcit tandis que la roche en fusion continue de s’écouler en dessous. Une fois l’éruption terminée, la lave laisse derrière elle de longs tubes caverneux.
Des chercheurs ont récemment pénétré dans les anciens tunnels de lave de Lanzarote pour étudier leur composition minérale et y rechercher la vie. Leurs découvertes, publiées dans Communications Earth & Environment, pourraient remodeler notre recherche de vie sur Mars. En effet, l’équipe scientifique a découvert que ces tunnels offrent un environnement stable, idéal pour préserver les minéraux et l’activité microbienne. Ils ont découvert des colonies de bactéries prospères à l’intérieur, ainsi que des sulfates de calcium et de sodium qui témoignent de la présence d’une vie microbienne depuis un certain temps.

Un avantage essentiel des tunnels de lave est qu’ils pourraient fournir une protection naturelle contre les températures extrêmes et protéger des rayonnements cosmiques mortels. Par ailleurs, les tunnels de lave martiens contiennent probablement des minéraux riches en sulfates, que certaines bactéries utilisent comme source de nourriture. Cela les rend non seulement protecteurs, mais aussi potentiellement habitables.
Les résultats de cette nouvelle étude montrent que les futures missions devraient se concentrer non seulement sur la surface, mais aussi sur ces anciens tunnels de lave, où la vie a pu exister autrefois… et pourrait encore exister.
Source : Futura Sciences.

 

S’agissant de l’emplacement des tunnels sur Mars, une étude récente présentée lors de la 55e Conférence sur les sciences lunaires et planétaires a examiné où, comment et pourquoi les tunnels et grottes de lave pourraient contribuer à la survie des futurs astronautes martiens.
Cette étude pourrait permettre aux scientifiques et aux ingénieurs de mieux gérer les risques pour les futurs astronautes martiens et déterminer les mesures à prendre pour y parvenir.
Les auteurs de l’étude ont examiné plusieurs sites martiens présentant des grottes et des tunnels de lave propices à de futures implantations, notamment Arsia Mons, l’un des trois volcans composant Tharsis Montes.

Caverne dans le sol martien (Source : NASA)

L’étude mentionne également plusieurs autres sites martiens où des grottes ou des lucarnes ont été observées.
Une étude de 2007 a analysé sept lucarnes observées sur des images orbitales et les a interprétées comme les entrées de grottes de lave. Cette étude indique que le diamètre de ces grottes de lave pourrait être compris entre 100 et 250 mètres. Cela signifie que ces grottes pourraient servir à la création des premières colonies permanentes. L’étude indique que ces grottes « permettront de se protéger efficacement contre une exposition à de fortes radiations. Un inconvénient majeur résidera dans la nécessité d’organiser l’approvisionnement en glace d’eau pour fournir aux astronautes les ressources en eau et les matières premières nécessaires à l’extraction de l’oxygène et de l’hydrogène, indispensables aux moteurs des fusées.»
Source : phys.org.

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Today, men (at least some of them) are dreaming of a life on Mars, but so many challenges need to be overcome that this dream is currently impossible. Cosmic radiation is one of them. Unlike Earth, Mars is not surrounded by a magnetic field or atmosphere that prevents cosmic radiation from hitting its surface. Because id this lack of protective atmosphere, harmful radiation easily reaches the surface, making it extremely difficult for organic matter to survive up there. Because of this, the risk of developing various forms of cancer for future astronauts would increase by 5%, according to estimates from the Curiosity rover. However, NASA sets the maximum acceptable threshold at 3%.

But below ground, the story could be very different. Lava tubes on the Red Planet could be one solution to protect astronauts from cosmic radiation. They could also be the key to discovering alien life. This is why studies have been made using lava tubes on Earth. Some of them are very long, like in Hawaii or on the Canary Islands. A new study suggests that these deep volcanic tunnels, already considered ideal shelters for future astronauts, might also be the best place to look for biosignatures on Mars. Inspired by places like the vast tunnels beneath Lanzarote in the Canary Islands, scientists are rethinking where and how we might uncover signs of life beneath the Red Planet’s surface.

Lava tubes form during volcanic eruptions when the surface of a lava flow hardens while the molten rock underneath keeps flowing. Once the eruption ends, the lava drains away, leaving behind long, cavernous tubes.

Researchers recently entered the ancient lava tubes on Lanzarote to study their mineral makeup and to look for life. What they found, published in Communications Earth & Environment, could reshape how we search for life on Mars.

The team discovered that these tunnels offer a stable environment perfect for preserving both minerals and microbial activity. They found colonies of bacteria thriving inside, as well as calcium and sodium sulfates that show that microbial life had been present for quite some time.

An essential advantage of the lava tubes is that they could provide natural insulation from extreme temperatures and shield life from deadly cosmic radiation.

Even more promising: Martian lava tubes likely contain minerals rich in sulfates, which some bacteria use as a food source. That makes them not just protective, but potentially habitable.

It’s highly likely that Martian lava tubes closely resemble those found on Earth, especially in terms of mineral composition, including sulfate-rich materials that certain bacteria rely on to survive.

The findings of the new study strongly suggest that future missions should shift their focus from the surface down into these ancient lava tunnels, where life may have once existed… or still might.

Source : Futura Sciences.

As far as the location of tunnels on Mars is concerned, a recent study presented at the 55th Lunar and Planetary Science Conference investigated where, how, and why lava tubes and lava caves could aid future Mars astronauts regarding their survival.

This study holds the potential to help scientists and engineers help mitigate risks for future Mars astronauts and what steps that need to be taken to make that a reality.

The authors of the study examined several locations across Mars that have been found to possess lava caves and lava tubes suitable for future first-time settlements, including Arsia Mons, which is one of three extinct volcanoes that comprise Tharsis Montes. The study mentions several other locations across Mars where pits or skylights have been observed,

It is here that a 2007 study discussed seven alleged skylights observed from orbital images that were later interpreted to be entrances to lava caves. This recent study mentions that the diameters of these lava caves could be between 100 and 250 meters wide. As a consequence, these caves could be used to create the first permanent settlements. One couls read in the study that the caves « will allow you to reliably protect yourself from powerful radiation exposure. And a certain drawback will be the need to organize the delivery of water ice to provide the settlers with water resources and raw materials for extracting the much-needed oxygen and hydrogen fuel for rocket engines. »

Source : phys.org.

Hawaii : l’éruption d’‘Ailā‘au et ses tunnels de lave // Hawaii : the ‘Ailā‘au eruption and its lava tubes

Le dernier article de la série « Volcano Watch » publiée par l’Observatoire des Volcans d’Hawaii, le HVO, est consacré à ‘Ailā‘au, la plus grande coulée de lave subaérienne identifiée sur le Kilauea.
Il y a environ 1 000 ans, des éruptions effusives ont mis fin à une période de 1 200 ans d’activité essentiellement explosive. Des coulées de lave se sont accumulées sur le plancher de la caldeira de Powers qui a précédé la caldeira actuelle au sommet du Kilauea. La lave a rempli la caldeira et a commencé à déborder en formant deux grands champs qui ont pris la forme d’un bouclier.
Vers l’année 1400, peu de temps après la fin de la formation de cet immense champ de lave, une bouche a émis de la lave dans la partie orientale du bouclier, près de l’extrémité Est du cratère du Kilauea Iki. C’est ainsi qu’a débuté l’éruption d’Ailā’au.
On estime que l’éruption d’Ailā’au a duré une soixantaine d’années, au cours desquelles une superficie d’environ 430 kilomètres carrés a été recouverte de coulées de lave pahoehoe.
Les principales coulées se sont dirigées vers l’Est et ont couvert la majeure partie du District de Puna au nord de l’East Rift Zone du Kilauea, laissant derrière elles de nombreux kipuka de lave plus ancienne. Un grand nombre d’habitations dans le District de Puna sont aujourd’hui construites en partie, ou entièrement, sur les coulées de lave de l’éruption d’Ailā’au.
La plus grande partie de la lave s’est écoulée à l’intérieur d’un vaste réseau de tunnels. À la fin de l’éruption, la lave à l’intérieur des tunnels s’est évacuée, laissant place à des grottes souterraines. La plus connue, le Kazumura, est le plus long tunnel de lave continu identifié au monde. Il commence près du sommet du Kilauea et s’étend presque jusqu’à la côte, sur une quarantaine de kilomètres. Il a également la plus grande déclivité de tous les tunnels de lave, avec un dénivelé d’environ 1100 m entre la partie supérieure et la partie inférieure. De nombreuses lucarnes dans le Kazumura ont permis à des scientifiques, spéléologues et autres visiteurs de pénétrer à l’intérieur.
Bien que le Kazumura soit le principal réseau de tunnels à avoir véhiculé la lave pendant l’éruption d’Ailā’au, de nombreux autres tunnels plus courts se sont formés dans le champ de lave. C’est ainsi qu’est apparu, près de la source de l’éruption, le Nāhuku – Thurston Lava Tube – un site très populaire dans le Parc national des volcans d’Hawai’i
L’éruption d’Ailā’au a été étudiée, cartographiée et datée à l’aide du Carbone 14, ce qui a permis d’estimer la durée, la superficie et le volume de la coulée de lave. On retrouve également l’éruption dans de nombreuses histoires et chants hawaïens sur Pele et Hi’iaka.
Source : USGS/HVO.

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The latest « Volcano Watch » released by the Hawaiian Volcano Observatory (HVO) is dedicated to ‘Ailā‘au, the largest identified subaerial lava flow on Kilauea Volcano.

About 1,000 years ago, effusive eruptions broke a 1,200-year-long period of predominantly explosive activity. During this time, lava flows accumulated on the floor of the Powers caldera, the predecessor of the present-day caldera at the Kilauea summit. Eventually, lava filled and started to overflow the caldera, forming two large shields.

Shortly after the shield formation ended in approximately 1,400, lava erupted from a vent on the eastern-most shield, near the eastern end of Kilauea Iki crater,commencing the Ailā‘au eruption.

The eruption is estimated to have lasted about 60 years during which time an area of about 430 square kilometres of land was covered by pahoehoe lava flows.

The main ‘Ailā‘au lava flows advanced to the east and covered most of the Puna District north of the East Rift Zone of Kilauea, leaving numerous kipuka of older lava within the flow field. A large number of communities within the Puna District today are built mainly, or entirely, on ‘Ailā‘au flows.

The majority of the lava was transported away from the ‘Ailā‘au vent by an extensive lava tube network which formed during the eruption. When the eruption ended, much of the lava within the tube drained away, leaving natural subsurface caves. The most well-known tube system, Kazumura cave, is the longest identified continuous lava tube in the world. It starts near Kilauea summit and extends almost to the coast, about 40 km away. It also has the largest vertical drop of any lava tube, descending approximately 1100 m in elevation between the upper and lower extents. Numerous skylight entrances into Kazumura cave have provided access for scientists, spelunkers, and other visitors.

Although Kazumura is the main tube system that transported lava during the eruption, many shorter lava tube sections formed in the ‘Ailā‘au flow field. One example, near the ‘Ailā‘au vent, is Nāhuku – Thurston Lava Tube – in Hawai‘i Volcanoes National Park

The ‘Ailā‘au eruption has been studied, mapped, and dated using radiocarbon data, in order to estimate the duration, area, and lava flow volume. The eruption has also been documented in many stories and Hawaiian chants about Pele and Hi‘iaka.

Source : USGS / HVO.

A l’intérieur du Kamuzura (Photos: C. Grandpey)

Des Cratères de la Lune à la planète Mars // From Craters of the Moon to Mars

drapeau-francaisDes chercheurs de la NASA se sont donné rendez-vous en août 2016 au Monument national des Cratères de la Lune dans l’Idaho où ils ont réalisé le premier scan tridimensionnel d’Indian Tunnel, l’un des tunnels de lave les plus longs et les plus accessibles du site.
Leur travail permettra non seulement de mieux comprendre le passé géologique de notre planète, mais il permettra également aux scientifiques d’en savoir plus sur la vie souterraine susceptible d’exister sur d’autres planètes.
L’équipe a créé le nouveau scan à l’aide d’un LIDAR (acronyme de LIght Detection And Ranging), une technique de mesure à distance fondée sur l’analyse des propriétés d’un faisceau de lumière renvoyé vers son émetteur. Elle utilise des impulsions laser pour numériser un environnement et créer une image tridimensionnelle du terrain. Le puissant scanner laser utilisé par l’équipe scientifique peut détecter au millimètre près les détails et la texture d’une surface. Un tel scan nécessite plusieurs dizaines de gigaoctets de stockage et la cartographie d’un seul site peut prendre plusieurs jours. Si les scientifiques sont en mesure de découvrir les caractéristiques et les dangers à l’intérieur des tunnels de lave, les planificateurs de mission pourront à leur tour décider comment les explorer et les exploiter sur la Lune, sur Mars ou sur d’autres planètes.
Un chercheur de la NASA a expliqué que «le but ultime est de réaliser la cartographie d’un grand nombre de tunnels de lave.» Il espère pouvoir un jour installer un tel équipement de scannage sur un petit robot et à le piloter distance pour cartographier des tunnels de lave sur d’autres planètes.
Les scientifiques ont détecté les preuves d’un vaste réseau de tunnels sous la surface martienne. Certains planificateurs de missions pensent que ces tunnels pourront servir de refuges aux premiers explorateurs de la Planète Rouge. En effet, ils auront besoin de se protéger contre les rayonnements intenses, les tempêtes de poussière et les températures extrêmes. De plus, les anciennes grottes martiennes peuvent apporter leur lot de nouvelles révélations, comme des réservoirs d’eau et des traces de vie microbienne.
L’envoi d’astronautes dans des tunnels de lave non cartographiés sur la Lune ou sur Mars serait dangereux. Il sera donc préférable d’envoyer d’abord des robots, éventuellement  rattachés à la surface par un câble, en guise d’éclaireurs. Il se peut qu’un jour sur Mars l’accès rapide à ces abris sauve la vie des hommes venus explorer la planète. C’est là que les cartes LIDAR pourront s’avérer très utiles. Les scans obtenus peuvent dès maintenant être communiqués aux ingénieurs qui planifient les futures missions martiennes afin qu’ils puissent étudier en détail les meilleurs chemins à emprunter.
Source: National Geographic.

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drapeau-anglaisA team of NASA researchers gathered in August at Craters of the Moon National Monument in Idaho where they created the first complete three-dimensional scan of Indian Tunnel, one of the largest and most accessible lava tubes at the site.

Their work not only helps us better understand our planet’s geologic past, but it will also allow scientists to learn more about potential subterranean living on other worlds.

The team created the new scan using LIDAR (for LIght Detection And Ranging), which uses laser pulses to scan an environment and create a three-dimensional view of the terrain. The team’s powerful laser scanner can detect the detail and texture of a surface down to millimetres. Such scanning is data-intensive, requiring several tens of gigabytes of storage, and mapping a single location can take several days. But the more scientists can discover about the features and hazards that are common among lava tubes, the better mission planners can decide how to explore and exploit them on the moon, Mars, or elsewhere.

A NASA researcher explained that « part of the ultimate goal is to get a collection of lava tubes mapped.” He eventually hopes to mount similar scanning equipment on a small rover and remotely map alien lava tubes.

Scientists have found signs of an extensive network of lava tubes underneath the Martian surface, too. Some mission planners think these tubes will allow to keep early settlers safe.

Indeed, the visitors will need protection from intense radiation, dust storms, and temperature extremes. The ancient Martian caves may come with additional revelations, such as reservoirs of water and traces of microbial life.

Sending astronauts into unmapped lava tubes on the moon or Mars would be unsafe, so rovers, perhaps connected to the surface by a tether, will likely be sent ahead of them. Someday on the Martian surface, finding those easily accessible shelters may be lifesaving. And that’s where the LIDAR maps can become very useful. The resulting scans can now be shared with engineers and designers planning future Mars missions, so they can study the best possible paths in detail.

Source : National Geographic.

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Craters of the Moon National Monument (Photos: C. Grandpey)